Mejora de la fabricación de queso con ultrasonidos de potencia

La producción de diversos tipos de queso, como los quesos duros, los quesos blandos y la cuajada, elaborados a partir de distintos tipos de leche (por ejemplo, de vaca, de cabra, de oveja, de búfala, de camello, etc.) puede mejorarse eficazmente mediante la sonicación. La aplicación de ultrasonidos de alta intensidad acelera la homogeneización, la fermentación y la maduración, mejora la estabilidad microbiana y muestra efectos positivos sobre el valor nutritivo y la textura.

Los ultrasonidos de alta intensidad mejoran la producción de queso

Milk, cheese and curd can be efficiently pasteurized using power ultrasound. Sonication reduces microbial count and results in higher nutrient values when compared to traditional pasteurization.El procesamiento de alimentos por ultrasonidos es una tecnología bien establecida para mejorar la homogeneización de la leche y la fermentación en la fabricación de queso. Además, la sonicación en combinación con un tratamiento térmico suave – conocida como termosonificación – se utiliza como alternativa a la pasteurización tradicional basada en el calor, evitando así que nutrientes como las vitaminas, los aminoácidos y las grasas se degraden térmicamente. La producción de queso con leche o suero puede intensificarse y mejorarse significativamente mediante la aplicación de ultrasonidos de alta intensidad y baja frecuencia.

Ventajas de la producción de queso por ultrasonidos

  • Producción acelerada de queso
  • Mejora de la calidad del queso
  • Mayor rendimiento del queso
  • Reducción del tiempo de fermentación
  • económico
  • Simple y seguro de usar
  • Eficiencia energética

La ultrasonicación se ha aplicado con éxito a los procesos de producción de queso a partir de leche de vaca/bovino, leche de oveja, leche de búfala, leche de cabra, leche de camello y leche de caballo.
La producción de queso promovida por ultrasonidos puede utilizarse para varios tipos de queso, como el queso cheddar, el queso feta, el queso crema, el queso cuajado, el queso panela mexicano, el queso blando hispano y otras especialidades de queso.
Los efectos de los ultrasonidos de baja frecuencia y alta intensidad sobre la leche en la producción de queso incluyen un aumento de la resistencia y la dureza del gel, la aceleración de la formación del gel, el aumento de la superficie específica, la reducción de la firmeza de la cuajada, la distribución de partículas pequeñas y uniformes de los glóbulos de grasa, así como una mayor capacidad de retención de agua.
El aumento de la homogeneidad y la distribución más uniforme de los glóbulos de grasa de la leche mediante ultrasonidos también mejora la calidad del queso. Por ejemplo, las propiedades de la cuajada de leche de cabra con renina mostraron tras 10 minutos de ultrasonicación una red reticulada de gel más densa, lo que dio lugar a una microestructura más homogénea con abundantes poros. Cabe destacar que estos poros eran significativamente más pequeños que los de la cuajada de leche sin sonicación. Esto sugiere que la cuajada de leche de cabra tratada con ultrasonidos de potencia muestra una mayor firmeza, registrando valores de G'max (valor máximo del módulo de almacenamiento) superiores a 100 Pa, incluso superiores a los registrados en la leche de vaca. Se observó un efecto similar en la adhesividad (la fuerza de los enlaces internos de la muestra). Por lo tanto, se puede suponer que los ultrasonidos de alta intensidad promueven fuertes interacciones entre los componentes de la leche, mejorando las propiedades de fraguado. (cf. Carrillo-López et al. 2021)

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High-intensity ultrasound (HIU) improves cheese production efficiency, accelerates fermentation and increases microbial inactivation.

Tratamiento ultrasónico en línea de la leche para la producción de queso.

Efectos de los ultrasonidos en la producción de varios quesos

The application of high-intensity ultrasound improves cheese manufacturing.Se han estudiado intensamente los efectos de los ultrasonidos de alta intensidad durante el procesamiento de productos lácteos y la fabricación de queso.
Aumento del rendimiento del queso: La sonicación de la leche cruda fresca con el ultrasonido UP400S durante la producción de queso panela, resultó en un aumento del rendimiento del queso (%), a pesar de un aumento del exudado. Los tonos amarillos y la coloración en el queso son promovidos por HIU a 10 min. Pero no se ven afectadas las coordenadas de color L*, a*, ni C*. El pH aumentó de 6,6 a 6,74 tras 5 min de ultrasonidos, pero se redujo a los 10 min. (cf. Carrillo-López et al., 2020)
Mejora de la textura del queso: En cuanto a los estudios realizados sobre el queso, Bermúdez-Aguirre y Barbosa-Cánovas informaron de que el queso fresco obtenido a partir de leche tratada con termosonificación (utilizando el método Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min) era más suave y quebradizo que el queso de la leche de control (sin termosonificación). Estas características dieron lugar a un queso más fácil de desmenuzar, que es un atributo deseable del queso fresco. Estos autores explicaron este comportamiento observando que la microestructura del queso de leche termosonificada presentaba una estructura más homogénea en comparación con el queso de leche no termosonificada. Además, observaron que la termosonificación mejoraba la homogeneización de las proteínas y la grasa y aumentaba la retención de moléculas de agua en la matriz. Por lo tanto, se puede suponer que la HIU promueve fuertes interacciones entre los componentes de la leche, mejorando las propiedades de cuajado.

Influencia de los ultrasonidos en los productos lácteos: Viscosidad & Reología, homogeneidad, actividad microbiana

Los productos lácteos se producen a partir de leche animal, como por ejemplo, de vaca, oveja, cabra, búfala, caballo o camello. Tras la recolección, la leche puede transformarse en diversos productos, como leche homogeneizada y desnatada, yogur, nata, mantequilla, queso, suero, caseína o leche en polvo. La leche de vaca es la materia prima más importante para la industria láctea, con una producción mundial de 542.069.000 toneladas/año [Gerosa et al. 2012].
El suero de leche es un subproducto de la producción de queso o caseína. Se compone principalmente de α-lactoalbúmina (~65%), β-lactoglobulina (~25%), así como de pequeñas cantidades de albúmina sérica (~8%) e inmunoglobinas. Las proteínas del suero son proteínas globulares que pueden extraerse del suero.
La leche en polvo se procesa mediante secadores por pulverización para secar y vaporizar la leche con el fin de obtener la leche en polvo pura. Debido al altísimo consumo de energía de los secadores por pulverización, es importante una alta concentración de sólidos en el líquido para optimizar la eficiencia del proceso.

"Se sonicaron muestras de leche desnatada fresca, caseína micelar reconstituida y caseína en polvo a 20kHz para investigar el efecto de la ultrasonicación. En el caso de la leche desnatada fresca, el tamaño medio de los glóbulos de grasa restantes se redujo en aproximadamente 10 nm después de 60 minutos de sonicación; sin embargo, se determinó que el tamaño de las micelas de caseína no había cambiado. También se produjo un pequeño aumento de la proteína de suero soluble y la correspondiente disminución de la viscosidad en los primeros minutos de sonicación, lo que podría atribuirse a la ruptura de los agregados de caseína y proteína de suero. No se detectaron cambios medibles en el contenido de caseína libre en las muestras de leche desnatada ultracentrifugada sometidas a sonicación durante un máximo de 60 minutos. La sonicación produjo una pequeña disminución temporal del pH; sin embargo, no se observó ningún cambio medible en la concentración de calcio soluble. Por lo tanto, las micelas de caseína de la leche desnatada fresca fueron estables durante la exposición a la ultrasonicación. Se obtuvieron resultados similares para la caseína micelar reconstituida, mientras que se observaron mayores cambios de viscosidad a medida que se incrementaba el contenido de proteína de suero. La aplicación controlada de ultrasonidos puede ser útil para revertir la agregación proteica inducida por el proceso sin afectar al estado nativo de las micelas de caseína." [Chandrapala et al. 2012]

Efectos de los ultrasonidos de alta intensidad sobre los nutrientes de la leche y la estabilidad microbiana

Razavi y Kenari (2020) investigaron la influencia de los ultrasonidos de alta intensidad combinados con un proceso de tratamiento térmico suave para desactivar los microbios y las enzimas que provocan el deterioro y la degradación de la seguridad de los alimentos. El objetivo de su estudio era evaluar el efecto del proceso de ultrasonidos como alternativa al proceso de calor a alta temperatura sobre el recuento microbiano, la oxidación de lípidos como parámetro cualitativo y las vitaminas como características nutricionales de la leche. Los resultados mostraron que el ultrasonido ha sido capaz de reducir la carga microbiana de la leche y que produjo menos cambios en las vitaminas que la leche tratada con el tratamiento térmico convencional. A este respecto, se comprobó que la sonicación mediante una sonda de ultrasonidos era superior y más eficaz con una intensidad del 75%. Se recomienda el uso del tipo de sonda de ultrasonidos a 55°C y 75% de intensidad durante 10 minutos como proceso no destructivo para la pasteurización de la leche.

Hielscher UIP4000hdT inline ultrasonicator for cheese processing: Sonication increases cheese yield and quality.

Homogeneizador ultrasónico industrial de 4kW UIP4000hdT para la elaboración de productos lácteos y quesos. La leche se introduce en un proceso de flujo continuo en el reactor de ultrasonidos para mejorar la estabilidad microbiana y aumentar la fermentación del queso, el rendimiento y la calidad.

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Homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para la producción de queso

Industrial inline ultrasonicator for accelerated cheese fermentation and higher yields in cheese productionHielscher Ultrasonics tiene una larga experiencia en la aplicación de ultrasonidos de potencia en el sector alimentario. & industria de las bebidas, así como muchas otras ramas industriales. Nuestros procesadores ultrasónicos están equipados con sonotrodos y celdas de flujo (las partes húmedas) fáciles de limpiar (limpieza in situ CIP / esterilización in situ SIP). Hielscher Ultrasonics’ Los procesadores industriales de ultrasonidos pueden ofrecer amplitudes muy elevadas. Amplitudes de hasta 200µm pueden funcionar fácilmente de forma continua en funcionamiento 24/7. Las altas amplitudes son importantes para inactivar los microbios más resistentes (por ejemplo, las bacterias grampositivas). Para amplitudes aún mayores, hay disponibles sonotrodos ultrasónicos personalizados. Todos los sonotrodos y reactores de célula de flujo ultrasónico pueden funcionar a temperaturas y presiones elevadas, lo que permite una termosonificación fiable y una pasteurización muy eficaz.
La tecnología más avanzada, el alto rendimiento y el sofisticado software hacen que Hielscher Ultrasonics’ caballos de batalla fiables en su línea de pasteurización de alimentos. Con un tamaño reducido y opciones de instalación versátiles, los ultrasonidos de Hielscher pueden integrarse fácilmente en las líneas de producción existentes.
Póngase en contacto con nosotros para obtener más información sobre las características y la capacidad de nuestros sistemas de homogeneización por ultrasonidos. Estaremos encantados de hablar con usted sobre su aplicación de queso.

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.



Literatura / Referencias



High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.